为什么使用LINQ方法Any()时，C#编译器会创建私有的DisplayClass类？如何避免它？

Question

我有这样的代码（整个代码并不重要，但可以在此链接中查看）：

internal static class PlayCardActionValidator
{
    public static bool CanPlayCard(...)
    {
        // ...
        var hasBigger =
            playerCards.Any(
                c => c.Suit == otherPlayerCard.Suit
                     && c.GetValue() > otherPlayerCard.GetValue());
        // ...
    }
}

在使用反编译工具（例如ILSpy）打开代码后，我注意到了由C#编译器新创建的类<>c__DisplayClass0_0的存在:

如果这段代码对系统性能不是至关重要，这对我来说不是问题。但是因为这个方法被调用了数百万次，垃圾回收器正在清理这些<>c__DisplayClass0_0实例，从而降低了性能:

当使用 Any 方法时如何避免创建这个类（它的实例和它们的垃圾回收），是否有替代方案？

C#编译器为什么会创建这个类？是否有其他可替代的方法可以使用 Any() 方法？

- Nikolay Kostov

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需要重写你的代码，为捕获的变量otherPlayerCard和trumpCard找到一个安全的家。将它们从局部变量转换为字段，以便它们的值可以在方法体之外得以保留。DisplayClass就是这个安全的家。 - Hans Passant

在Roslyn代码库中的热路径上不要使用LINQ，这是一项策略。 - DaveShaw

通常情况下，我会避免推荐微小的优化，但如果这段代码将被运行数百万次，为了提高速度而对其进行优化是解决问题的方法。LINQ很慢。 - Nate Barbettini

@DaveShaw 参考资料？ - Daniel A. White

@DanielA.White - https://github.com/dotnet/roslyn/wiki/Contributing-Code - 请查看"编码规范"。 - DaveShaw

Answer 1

为了理解“显示类”，您需要理解闭包。您在此处传递的lambda是一个闭包，一种特殊类型的方法，可以神奇地从其所在方法的范围中拖入状态并“封闭”它。

当然，这里没有魔法。所有状态实际上都必须存在于某个真实的位置，即与闭包方法相关联并且可以轻松从其中访问的位置。当您将状态直接与一个或多个方法关联时，您如何称呼编程模式？

没错：类。编译器将lambda转换为闭包类，然后在托管方法内实例化该类，以便托管方法可以访问类中的状态。

唯一不会发生这种情况的方法是不使用闭包。如果这真的影响性能，请改用老派的FOR循环而不是LINQ表达式。

- Mason Wheeler

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任何足够先进的技术都和魔法一样让人难以分辨。- 亚瑟·克拉克（Arthur C. Clarke） - Gusdor

Answer 2

如何在使用Any方法时避免创建这个类（它的实例和垃圾回收）？为什么C＃编译器会创建这个类？我可以使用任何替代方法吗？

其他发帖者已经解释了为什么部分，所以更好的问题是如何避免创建闭包。答案很简单：如果lambda仅使用传递的参数和/或常量，则编译器不会创建闭包。例如：

bool AnyClub() { return playerCards.Any(c => c.Suit == CardSuit.Club); }

bool AnyOf(CardSuit suit) { return playerCards.Any(c => c.Suit == suit); }

第一个不会创建闭包，而第二个会创建闭包。

考虑到这一点，并且假设您不想使用for/foreach循环，您可以创建自己的扩展方法，类似于System.Linq.Enumerable中的方法，但具有附加参数。对于这种特殊情况，可以使用以下代码：

public static class Extensions
{
    public static bool Any<T, TArg>(this IEnumerable<T> source, TArg arg, Func<T, TArg, bool> predicate)
    {
        foreach (var item in source)
            if (predicate(item, arg)) return true;
        return false;
    }
} 

并将相关代码更改为：

var hasBigger =
    playerCards.Any(otherPlayerCard, 
        (c, opc) => c.Suit == opc.Suit
             && c.GetValue() > opc.GetValue());

- Ivan Stoev

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嗯，为什么参数或实例成员不会创建闭包呢？我不知道有什么方法可以做到这一点。 - usr

@usr 这将创建一个静态/实例函数并将委托绑定到它上面。不需要单独的类，因为整个状态都包含参数和/或 this。 - Ivan Stoev

好的，不需要一个类。没错。但是该类没有任何性能影响。创建新的委托和闭包实例才是昂贵的。我认为这个问题是关于性能的。他并不关心隐藏类本身。 - usr

@usr，每次调用创建类实例肯定会增加GC压力。此外，当lambda表达式不使用实例成员（如在OP案例中），编译器将生成一个带有已编译委托的静态字段（一次）。 - Ivan Stoev